DE19738804B4 - Fuel injection device for internal combustion engines - Google Patents
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Abstract
Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen, mit einer Kraftstoff aus einem Niederdruckraum (5) über eine Hochdruckleitung (3) zu einem Kraftstoffeinspritzventil (7) fördernden Hochdruckpumpe (1) und einer hydraulischen Übersetzungseinrichtung (13) zwischen der Hochdruckpumpe (1) und dem Kraftstoffeinspritzventil (7), die einen in einer Bohrung (15) verschiebbaren Stufenkolben (19) aufweist, dessen Stirnflächen jeweils einen Druckraum begrenzen, wobei eine erste größere Stirnfläche (21) einen ersten mit dem pumpenseitigen Teil der Hochdruckleitung (3) verbundenen Druckraum (23) und eine zweite gegenüberliegende kleinere Stirnfläche (25) einen zweiten mit dem einspritzventilseitigen Teil der Hochdruckleitung (3) verbundenen Druckraum (27) begrenzt sowie mit einem ein Drückventil enthaltenden Zulaufkanal zur Befüllung des zweiten Druckraumes (27) mit Kraftstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der in den zweiten Druckraum (27) mündende Zulaufkanal vom ersten Druckraum (23) abführt, und durch eine Durchgangsbohrung (43) im Stufenkolben (19) gebildet ist, wobei das den Zulaufkanal verschließende Druckventil innerhalb des Stufenkolbens (19) angeordnet ist, wobei das Übersetzungsverhältnis am Stufenkolben (19) zwischen der...Fuel injection device for internal combustion engines, with a fuel from a low pressure chamber (5) via a high pressure line (3) to a high pressure pump (1) delivering a fuel injection valve (7) and a hydraulic transmission device (13) between the high pressure pump (1) and the fuel injection valve (7), which has a stepped piston (19) displaceable in a bore (15), the end faces of which each delimit a pressure chamber, a first larger end face (21) having a first pressure chamber (23) connected to the pump-side part of the high-pressure line (3) and a second opposite one smaller end face (25) delimits a second pressure chamber (27) connected to the part of the high-pressure line (3) on the injection valve side, and with an inlet channel containing a pressure valve for filling the second pressure chamber (27) with fuel, characterized in that the pressure in the second pressure chamber ( 27) opening inlet channel from the first pressure pipe m (23), and is formed by a through hole (43) in the stepped piston (19), the pressure valve closing the inlet channel being arranged inside the stepped piston (19), the transmission ratio on the stepped piston (19) between the ...
Description
Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung
für Brennkraftmaschinen
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aus. Bei einer derartigen
aus der Schrift
Die Befüllung des einspritzseitigen Druckraumes an der kleinen Stirnfläche des Stufenkolbens der Übersetzungseinrichtung erfolgt dabei über eine Ventilanordnung aus dem Kraftstoffkreislauf der Einspritzeinrichtung. Die Rückstellbewegung des Stufenkolbens wird ebenfalls hydraulisch über den Kraftstoffkreislauf und eine entsprechende Ventilanordnung in einer Zuleitung in den Rückstellraum vorgenommen.Filling the injection side Pressure chamber on the small end face of the step piston of the transmission device is done via a valve assembly from the fuel circuit of the injector. The return movement the stepped piston is also hydraulic via the fuel circuit and a corresponding valve arrangement in a feed line in the Restoring chamber performed.
Dabei weist die bekannte Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen den Nachteil auf, daß sie eine Vielzahl von Stellventilen benötigt und somit einen komplizierten Aufbau aufweist. Zudem benötigt die bekannte Kraftstoffeinspritzeinrichtung aufgrund der komplizierten Ventilansteuerung einen hohen Bauraum, der an modernen Brennkraftmaschinen häufig nicht verfügbar ist.The known fuel injection device for internal combustion engines the disadvantage of being required a large number of control valves and thus a complicated one Has structure. Also needed the known fuel injector due to the complicated Valve control requires a large amount of space, which is common to modern internal combustion engines frequently not available is.
Ein weiterer Nachteil der Übersetzungseinrichtung an der bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist das große zu verdrängende Volumen im Rückstellraum, das den Wirkungsgrad der Übersetzungseinrichtung erheblich mindert.Another disadvantage of the translation facility at the known fuel injection device is the large volume to be displaced in the storage room, that the efficiency of the translation device significantly reduces.
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß der Einspritzdruck am Kraftstoffeinspritzventil und der hydraulische Wirkungsgrad als Verhältnis von Einspritzenergie und zugeführter Arbeit der gesamten Einspritzeinrichtung erhöht werden kann, ohne gegenüber Einspritzsystemen ohne Übersetzungseinrichtung den Bauraum wesentlich zu vergrößern. Zusätzlich weist die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung gegenüber bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtungen mit einer Übersetzungseinrichtung den Vorteil eines wesentlich geringeren Bau- und Montageaufwands auf grund des einfachen konstruktiven Aufbaus auf. Dies wird dabei insbesondere dadurch möglich, daß die Zulaufleitung rekt als Durchgangsbohrung im Stufenkolben vorgesehen ist, was den Vorteil hat, daß die Übersetzungseinrichtung sehr klein baut. Dies ermöglicht das Nachrüsten der Übersetzungseinrichtung in vorhandene Kraftstoffleitungen an bekannten Einspritzsystemen, wie zum Beispiel Verteilerpumpen, Pumpe-Leitung-Düse-Systeme oder Common-Rail-Systeme. Das in die Zulaufleitung eingesetzte Füllventil ist dabei als Druckventil, vorzugsweise als Rückschlagventil ausgebildet, dessen Öffnungsdruck über die Ventilfeder einstellbar ist. Der Stufenkolben der Übersetzungseinrichtung ist mit einer möglichst langen Gleitfläche in der Führungsbohrung angeordnet, wodurch in vorteilhafter Weise nur wenig Kraftstoff aus den Druckräumen über das Spiel zwischen dem Stufenkolben und dessen Führungsbohrung austreten kann, wodurch die Übersetzungseinrichtung nur geringe Leckageverluste aufweist. Das Überset zungsverhältnis am Stufenkolben liegt vorzugsweise in einem Verhältnis der größeren Stirnfläche zur kleineren Stirnfläche zwischen 1 bis 3, wobei sich Übersetzungsverhältnisse zwischen 1,5 und 2,2 besonders eigenen, da sich dort der hydraulische Wirkungsgrad ohne wesentliche Steigerungen des notwendigen Fördervolumens der Hochdruckpumpe erheblich erhöht.The fuel injection device according to the invention for internal combustion engines with the features of the characterizing part of the claim 1 has in contrast the advantage that the Injection pressure at the fuel injector and the hydraulic one Efficiency as a ratio of injection energy and supplied Work of the entire injector can be increased without compared to injection systems without translation facility Enlarging installation space significantly. Additionally points the fuel injection device according to the invention across from known fuel injection devices with a translation device the advantage of a significantly lower construction and assembly effort due to the simple construction. This will be done especially possible because that the Inlet pipe is provided as a through hole in the stepped piston is what has the advantage that the translation device builds very small. this makes possible retrofitting the translation facility in existing fuel lines on known injection systems, such as distributor pumps, pump-line-nozzle systems or common rail systems. The filling valve used in the feed line is preferably a pressure valve as a check valve trained, the opening pressure on the Valve spring is adjustable. The step piston of the transmission device is possible with one long sliding surface in the pilot hole arranged, which advantageously means little fuel from the pressure rooms about that Play between the stepped piston and its guide bore, whereby the translation facility has only slight leakage losses. The transmission ratio on Step piston is preferably in a ratio of the larger end face to smaller face between 1 to 3, with gear ratios between 1.5 and 2.2 are particularly peculiar, since the hydraulic efficiency is there without significant increases in the necessary delivery volume of the high pressure pump significantly increased.
Dieser Erhöhung des Wirkungsgrades wird energetisch eine höhere Bedeutung zugemessen, als einer reinen Druckerhöhung am Einspritzventil, da mit dem reduzierten Bedarf an Antriebsenergie auch die thermische Belastung der Pumpe und somit deren Neigung zu sogenannten „Fressern" absinkt. Damit können kleinere Spiele zwischen Kolben oder Verteilerwellen und deren Buchsen realisiert werden, so daß durch kleinere Leckagen der Wirkungsgrad noch einmal erhöht werden kann.This increase in efficiency becomes energetic a higher one Importance assigned, as a pure pressure increase at the injection valve, because with the reduced need for drive energy also thermal The load on the pump and thus its tendency towards so-called "feeders" decreases Games between pistons or distributor shafts and their bushings realized be so that by minor leaks the efficiency can be increased again can.
Ein weiterer Vorteil wird durch das Integrieren des Stabfilters in den Zulaufkanal zum einspritzseitigen Druckraum erreicht, da so das Totvolumen im einspritzseitigen Hochdruckbereich noch einmal verringert werden kann.Another benefit is that Integrate the rod filter into the inlet channel to the injection side Pressure chamber is reached because the dead volume in the injection-side high-pressure area can be reduced again.
Das an der Kolbenringstirnfläche des Federraumes vom Stufenkolben verdrängte Volumen wird in vorteilhafter Weise, möglichst ohne Gegendruck, in den Niederdruckkreislauf entlastet, so daß hydraulische Verluste an der Übersetzungseinrichtung möglichst klein gehalten werden können.That on the piston ring face of the Spring space volume displaced by the stepped piston becomes more advantageous Way, if possible without back pressure, relieved in the low pressure circuit so that hydraulic Loss of the translation facility preferably can be kept small.
Für eine sichere Funktion ist desweiteren eine Drosselstelle innerhalb der Zulaufleitung in den einspritzseitigen Druckraum vorgesehen, die groß genug ausgeführt ist, um eine Neubefüllung bei rücklaufendem Stufenkolben zu gewährleisten und die klein genug ausgebildet ist, um beim Druckübersetzungshub des Stufenkolbens eine Druckdifferenz aufzubauen, die das Rückschlagventil schnell schließt. Diese separate Drosselstelle kann entfallen, wenn vor dem Rückschlagventil das Stabfilter eingesetzt ist, dessen Spalten so ausgebildet sind, daß sie die notwendige Drosselung vornehmen.For a safe function, a throttle point is also provided within the inlet line in the injection-side pressure chamber, which is large enough to be refilled at the back To ensure running step piston and which is small enough to build up a pressure difference during the pressure transfer stroke of the step piston, which closes the check valve quickly. This separate throttling point can be omitted if the rod filter is inserted before the check valve, the gaps of which are designed in such a way that they perform the necessary throttling.
Die Rückstellung des Stufenkolbens der Übersetzungseinrichtung erfolgt in vorteilhafter Weise mittels einer Rückstellfeder, so daß keine zusätzlichen hydraulischen Rückstellkräfte notwendig sind. Somit kann auch auf zusätzliche Steuerleitungen und Steuerventile verzichtet werden, wodurch der konstruktive Aufbau der Übersetzungseinrichtung noch einmal vereinfacht wird.The reset of the step piston the translation facility is advantageously carried out by means of a return spring, so that none additional hydraulic restoring forces necessary are. It can also be used for additional Control lines and control valves are dispensed with, making the constructive structure of the translation device is simplified again.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist das Vorsehen des Stufenkolbens in einer Führungsbüchse, die ihrerseits in einen Rohrstutzen eingesetzt ist. Dabei weist die Führungsbüchse Längsschlitze auf durch die ein Verbindungselement, vorzugsweise eine Klammer hindurch ragt und radial an einem Absatz des Stufenkolbens angreift. Radial außerhalb der Führungsbüchse greift die Rückstellfeder des Stufenkolbens an, die dabei in einem Ringraum zwischen der Führungsbüchse und der Innenwand des Rohrstutzens geführt ist. Dabei ermöglicht diese Federanordnung einen großen Windungsdurchmesser der Rückstellfeder und somit große Federwege. Zudem lassen sich die Bauteile der Übersetzungseinrichtung, als rotationssymmetrische Teile einfach fertigen, was den Herstellungsaufwand und den benötigten Bauraum erheblich reduziert. Der Bypasskanal ist dabei in vorteilhafter Weise in die Führungsbüchse integriert, wobei dem in Richtung einspritzventilseitigen Druckraum öffnenden Druckventil eine Drosselstelle vorgeschaltet ist. Dabei ist der Bypasskanal als einfache Längsbohrung in der Führungsbüchse ausgebildet und mündet über Bohrungserweiterungen der den Stufenkolben aufnehmenden Führungsbohrung in der Führungsbüchse in die jeweiligen Druckräume. Der Stufenkolben kann dabei wie im gezeigten Ausführungsbeispiel einteilig ausgebildet sein, aufgrund einer einfacheren Fertigung ist es jedoch vorteilhaft den Stufenkolben zweiteilig auszuführen, was an der gezeigten Konstruktion ohne Änderungen analog möglich ist.Another advantageous embodiment of the Fuel injection device according to the invention is the provision of the stepped piston in a guide bush, which in turn is in a Pipe socket is used. The guide bushing has longitudinal slots through it Connection element, preferably protrudes through a clip and engages radially on a shoulder of the stepped piston. Radially outside the guide bushing grips the return spring of the stepped piston, which is in an annular space between the guide sleeve and the inner wall of the pipe socket is guided. This enables Spring arrangement a large Return spring winding diameter and therefore great Spring travel. In addition, the components of the translation device, as Simply manufacture rotationally symmetrical parts, which reduces the manufacturing effort and the needed Installation space significantly reduced. The bypass channel is more advantageous Integrated into the guide bush the pressure chamber opening towards the injector side Pressure valve is upstream of a throttle. Here is the Bypass channel as a simple longitudinal bore trained in the guide bush and flows out through hole extensions the guide bore receiving the stepped piston in the guide bush in the respective pressure rooms. The stepped piston can, as in the exemplary embodiment shown be formed in one piece, due to a simpler production it is, however, advantageous to design the stepped piston in two parts analogous to the construction shown without changes.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung wird durch die möglichst nahe Anordnung der Übersetzungseinrichtung am Kraftstoffeinspritzventil erreicht, so daß der Bereich mit sehr hohen Kraftstoffdrücken auf einen sehr kleinen Leitungsbereich beschränkt werden kann, in dem dieser hohe Druck tatsächlich benötigt wird. Damit kann das Schadvolumen im Hochdruckeinspritzbereich und somit die hydraulische Verlustarbeit verringert werden. Im übrigen, pumpenseitigen Kraftstoffleitungsbereich bleibt der Druck reduziert, was dort geringere Bauteilbeanspruchungen zur Folge hat, so daß diese bei gleich hoher Lebensdauer geringer dimensioniert werden können.Another advantage of the fuel injection device according to the invention is made possible by the close arrangement of the translation device on Fuel injector reached, so the area with very high Fuel pressures can be limited to a very small line area in which this high pressure actually needed becomes. The damage volume in the high-pressure injection area and thus the hydraulic loss work can be reduced. Furthermore, pump-side fuel line area, the pressure remains reduced, which results in lower component stresses there, so that this can be dimensioned smaller with the same long service life.
Die Übersetzungseinrichtungen der einzelnen Kraftstoffeinspritzventile können dabei miteinander verbunden sein und die Verbindung zur Kraftstoffhochdruckpumpe kann über eine gemeinsame Leitung erfolgen.The translation facilities of Individual fuel injection valves can be connected to each other and the connection to the high-pressure fuel pump can be via a joint management.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.Other advantages and beneficial Embodiments of the subject matter of the invention are the description, the drawing and the patent claims.
Drei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der folgenden Beschreibung näher erläutert.Three embodiments of the fuel injection device according to the invention for internal combustion engines are shown in the drawing and are described in the following description explained in more detail.
Es zeigen die
Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription of the embodiments
Die in der
Dabei ist das Steuerventil
Zur Erhöhung des Einspritzdruckes am
Einspritzventil
Das durch die Durchmesser D1 zu D2
an der ersten Stirnfläche
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung arbeitet in folgender Weise.The fuel injection device according to the invention works in the following way.
Vor Beginn der Hochdruckeinspritzung
am Kraftstoffeinspritzventil
Die Kraftstoffhochdruckeinspritzung
am Einspritzventil
Das zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung
für Brennkraftmaschinen
unterscheidet sich zum ersten Ausführungsbeispiel lediglich in
der Ausbildung der Übersetzungseinrichtung
Die Übersetzungseinrichtung
Die in der
Bei dem in den
Desweiteren ist zwischen der Umfangswand der
Führungsbüchse
Die Hubbewegung des Stufenkolbens
Die Befüllung des zweiten Druckraumes
Die Wirkungsweise des dritten Ausführungsbeispiels
ist analog zu den vorherigen Ausführungsbeispielen, wobei die
Die
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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Ipc: F02M 59/16 |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |